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23 串行外设接口(SPI)

小容量产品是指闪存存储器容量在16K 至32K 字节之间的STM32F101xx、STM32F102xx和

STM32F103xx微控制器。

中容量产品是指闪存存储器容量在64K至128K字节之间的STM32F101xx、STM32F102xx 和

STM32F103xx微控制器。

大容量产品是指闪存存储器容量在256K至512K字节之间的STM32F101xx和STM32F103xx微控制器。

互联型产品是指STM32F105xx和STM32F107xx微控制器。除非特别说明，本章描述的模块适

用于整个STM32F10xxx微控制器系列。

23.1 SPI简介

在大容量产品和互联型产品上，SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。SPI

接口默认工作在SPI方式，可以通过软件把功能从SPI模式切换到I2S模式。

在小容量和中容量产品上，不支持I2S音频协议。

串行外设接口(SPI)允许芯片与外部设备以半/全双工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置

成主模式，并为外部从设备提供通信时钟(SCK)。接口还能以多主配置方式工作。

它可用于多种用途，包括使用一条双向数据线的双线单工同步传输，还可使用CRC校验的可靠

通信。

I2S也是一种3引脚的同步串行接口通讯协议。它支持四种音频标准，包括飞利浦I2S标准，

MSB 和LSB对齐标准，以及PCM标准。它在半双工通讯中，可以工作在主和从2种模式下。

当它作为主设备时，通过接口向外部的从设备提供时钟信号。

警告：由于SPI3/I2S3 的部分引脚与JTAG 引脚共享(SPI3_NSS/I2S3_WS 与JTDI ，SPI3_SCK/I2S3_CK与JTDO)，因此这些引脚不受IO控制器控制，他们(在每次复位

后) 被默认保留为JTAG用途。如果用户想把引脚配置给SPI3/I2S3，必须(在调试时)

关闭JTAG并切换至SWD接口，或者(在标准应用时)同时关闭JTAG和SWD接口。

详见第8.3.5节：JTAG/SWD复用功能重映射。

23.2 SPI和I2S主要特征

23.2.1 SPI特征

●3线全双工同步传输

●带或不带第三根双向数据线的双线单工同步传输

●8或16位传输帧格式选择

●主或从操作

●支持多主模式

●8个主模式波特率预分频系数(最大为f PCLK/2)

● 从模式频率(最大为f PCLK/2)

●主模式和从模式的快速通信

●主模式和从模式下均可以由软件或硬件进行NSS管理：主/从操作模式的动态改变

●可编程的时钟极性和相位

●可编程的数据顺序，MSB在前或LSB在前

●可触发中断的专用发送和接收标志

●SPI总线忙状态标志

●支持可靠通信的硬件CRC

─在发送模式下，CRC值可以被作为最后一个字节发送

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─在全双工模式中对接收到的最后一个字节自动进行CRC校验

●可触发中断的主模式故障、过载以及CRC错误标志

●支持DMA功能的1字节发送和接收缓冲器：产生发送和接受请求

23.2.2 I2S功能

●单工通信(仅发送或接收)

●主或者从操作

●8位线性可编程预分频器，获得精确的音频采样频率(8KHz到96kHz)

●数据格式可以是16位，24位或者32位

●音频信道固定数据包帧为16位(16位数据帧)或32位(16、24或32位数据帧)

●可编程的时钟极性(稳定态)

●从发送模式下的下溢标志位和主/从接收模式下的溢出标志位

●16位数据寄存器用来发送和接收，在通道两端各有一个寄存器

●支持的I2S协议：

─I2S飞利浦标准

─MSB对齐标准(左对齐)

─LSB对齐标准(右对齐)

─PCM标准(16位通道帧上带长或短帧同步或者16位数据帧扩展为32位通道帧)

●数据方向总是MSB在先

●发送和接收都具有DMA能力

●主时钟可以输出到外部音频设备，比率固定为256xFs(Fs为音频采样频率)

●在互联型产品中，两个I2S模块(I2S2和I2S3)有一个专用的PLL(PLL3)，产生更加精准得时

钟

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23.3 SPI功能描述

23.3.1 概述

SPI的方框图见下图。

图209 SPI框图

通常SPI通过4个引脚与外部器件相连：

●MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。

●MOSI：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。

●SCK：串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入

●NSS：从设备选择。这是一个可选的引脚，用来选择主/从设备。它的功能是用来作为“片

选引脚”，让主设备可以单独地与特定从设备通讯，避免数据线上的冲突。从设备的NSS 引

脚可以由主设备的一个标准I/O引脚来驱动。一旦被使能(SSOE位)，NSS引脚也可以作为

输出引脚，并在SPI处于主模式时拉低；此时，所有的SPI设备，如果它们的NSS引脚连

接到主设备的NSS引脚，则会检测到低电平，如果它们被设置为NSS硬件模式，就会自动

进入从设备状态。当配置为主设备、NSS配置为输入引脚(MSTR=1，SSOE=0)时，如果

NSS 被拉低，则这个SPI设备进入主模式失败状态：即MSTR位被自动清除，此设备进入

从模式(参见)

下图是一个单主和单从设备互连的例子。